7.2. Классификация физических величин и единиц их изменения

Классификация единиц измерения физических величин представлена на рис. 2.2.

Основная физическая величина — величина, условно приня­тая в качестве независимой от других физических величин. При­мером основной физической величины могут служить длина, масса и т.п. (табл. 2.1).

Основная единица физической величины — единица основной физической величины в данной системе единиц (см. табл. 2.1).

Производная физическая величина — физическая величина, определяемая через основные величины этой системы. К произ­водным величинам относятся объем, площадь, скорость движе­ния, относительная плотность и др.

Производная единица физической величины — единица про­изводной физической величины. Производные физические величины могут быть получены из одноименных или разноименных физических величин. Примером одноименных величин могут служить дольные единицы массы — грамм, миллиграмм или кратные — тонна (т), центнер (ц), а разноименных — метр в секунду (м/с), грамм на дециметр кубический (г/дм³) и т.п.

Таблица 2.1

Основные единицы физических величин, принятые в Международной системе (СИ)

Система физической величины — совокупность взаимосвя­занных основных и производных единиц физических величин.

Первой системой единиц физических величин была метри­ческая система, в которой вначале было две основные единицы: метр — единица длины и грамм — единица веса. Метрическая система сначала была принята во Франции (1840), затем в Гер­мании (1849). В дальнейшем она была допущена наряду с нацио­нальными системами в Великобритании (1864), США (1866), России (1899). Однако наряду с метрической системой в других странах использовались и национальные, исторически сложив­шиеся системы, которые применяются и в настоящее время. Например, в Великобритании, США и Канаде до сих пор исполь­зуются единицы, не имеющие целочисленного десятичного соот­ношения с метрической системой.

В 1960 г. XI Генеральная конференция по мерам и весам утвердила Международную систему единиц, содержащую шесть основных физических величин и обозначаемую сокращенно SI (Systeme International d Unites), в русской транскрипции — СИ. В 1970 г. эта система была дополнена седьмой основной физи­ческой единицей — количеством вещества — молем. В 1980 г. СИ была принята в нашей стране, (см. табл. 2.1)

Единицы измерения являются одним из объектов Федераль­ного закона «Об обеспечении единства измерений» (ст. 6), в котором регламентируются требования к единицам величин. Требования к единицам величин заключаются в следующем: • в Российской Федерации применяются единицы величин Международной системы единиц, принятые Генеральной конференцией по мерам и весам (ГМКВ) и рекомендован­ные к применению Международной организацией законо­дательной метрологии. Правительством РФ могут быть допущены к применению в Российской Федерации наравне с единицами величин Международной системы единиц внесистемные единицы величин. Наименования единиц величин, допускаемых к применению в Российской Федерации, их обозначения, правила написания, а также пра­вила их применения устанавливаются Правительством РФ;

• характеристики и параметры продукции, поставляемой на экспорт, в том числе средств измерений, могут быть выра­жены в единицах величин, предусмотренных договором (контрактом), заключенным с заказчиком;

• единицы величин передаются средствам измерений, техни­ческим системам и устройствам с измерительными функ­циями от эталонов единиц величин и стандартных образ­цов.

В России внесистемными единицами измерений являются, например, градус Цельсия и килокалория наряду с Кельвином и джоулем.

В соответствии с решениями Генеральной конференции по мерам и весам (ГКМВ), принятыми в разные годы, действуют следующие определения основных единиц СИ.

Единица длины — метр — длина пути, проходимого светом в вакууме за 1/299792458 доли секунды (решение XVII ГКМВ в 1983 г.).

Единица массы — килограмм — масса, равная массе между­народного прототипа килограмма (решение I ГКМВ в 1889 г.).

Единица времени — секунда — продолжительность 9192631770 периодов излучения, соответствующего переходу между двумя сверхтонкими уровнями основного состояния атома цезия-133, не возмущенного внешними полями (решение XIII ГКМВ в 1967 г.).

Единица силы электрического тока — ампер — сила неизме­няющегося тока, который при прохождении по двум параллель­ным проводникам бесконечной длины и ничтожно малого кру­гового сечения, расположенным на расстоянии 1 м один от дру­гого в вакууме, создал бы между этими проводниками силу, рав­ную 2 • 10~⁷ Н на каждый метр длины (одобрено IX ГКМВ в 1948 г.).

Единица термодинамической температуры — кельвин — (до 1967 г. имел наименование градус Кельвина) — 1/273,16 часть термодинамической температуры тройной точки воды. Допуска­ется выражение термодинамической температуры в градусах Цельсия (резолюция XIII ГКМВ 1967 г.).

Единица количества вещества — моль — количество вещества системы, содержащей столько же структурных элементов, сколько атомов содержится в нуклиде углевода-12 массой 0,012 кг (резолюция XIV ГКМВ 1971 г.).

Единица силы света — кандела — сила света в заданном направлении источника, испускающего монохроматическое излучение частотой 540 • 10¹² Гц, энергетическая сила света кото­рого в этом направлении составляет 1/683 Вт/ср (резолюция XVI ГКМВ 1979 г.).

Как отмечалось, наряду с системными единицами СИ допус­кается применение внесистемных единиц. Примером внесистем­ных единиц массы, являющимися производными от килограмма, могут служить тонна, центнер, пуд, карат, золотник и др.

Производные единицы физических величин подразделяются на системные и внесистемные, а по отношению к основным единицам — на кратные и дольные.

Кратная единица физической величины — единица физической величины, в целое число раз большая системной или внесистем­ной единицы.

Дольная единица физической величины — единица физической величины в целое число раз меньшая системной или внесистем­ной единицы.

Примером кратной единицы длины основной единице — метру — служат километр, а дольной — миллиметр, сантиметр, дециметр.

Для удобства применения единиц физических величин при­няты приставки для образования кратных и дольных единиц, например деци, санти и т.д.